无线发射装置在提升机松绳保护中的应用
2015-03-11丁孟军陈有智蒋宗平
丁孟军 陈有智 蒋宗平
(中钢集团山东矿业有限公司)
无线发射装置在提升机松绳保护中的应用
丁孟军 陈有智 蒋宗平
(中钢集团山东矿业有限公司)
分析了矿井缠绕式提升机传统的松绳保护装置存在的问题，利用无线发射装置与可编程控制器PLC的信号对接，实现松绳保护功能的改造，解决了传统松绳保护的缺陷，提高了缠绕式提升机运行的安全性和可靠性。
矿井提升机 松绳保护 安全性
在矿井罐笼提升运行中，为及时发现卡罐事故，避免钢丝绳继续下放，按照《煤矿安全规程》第239条以及《金属非金属矿山在用缠绕式提升机安全检测检验规范》4.5.5项中规定，应设松绳保护装置[1]，实现提升机断电和报警。但现场实践中大量事实表明，大部分提升机松绳保护不能够起到很好的保护作用，必须进行改造，提高松绳保护的可靠性。
1 传统松绳保护的可靠性分析
传统松绳保护装置大都只能对井口附近发生的松绳事故进行报警。在滚筒与导向轮之间的钢丝绳下方安装拉绳开关，松弛的钢丝绳下垂重力拉动松绳开关动作，通过开关信号实现提升机的安全制动和报警。但当井筒较深，容器在井筒中下部运行时，井筒中的钢丝绳重量远远大于主滚筒与导向轮之间钢丝绳的下垂重量，钢丝绳被自然拉直，拉绳检测开关松绳保护失灵，失去保护作用[1]。传统松绳保护如图1所示。
图1 传统松绳保护示意
钢丝绳挠度计算[2]：
(1)
式中,G为天轮下部提升容器侧钢丝绳的下拉力;a为提升机钢丝绳绳的倍率;q为钢丝绳单位长度重量。
q一定时，要减小天轮到主滚筒之间钢丝绳的挠度必须增大提升容器一侧钢丝绳的下拉力G；当井筒深度达到一定值时，即使减去提升容器的重量(即发生卡罐)，井筒中的钢丝绳自重G值也很大，造成松绳开关附近的钢丝绳挠度较小，使松绳保护开关无法动作。
2 无线松绳保护
为了实现深井缠绕式提升机的松绳保护功能，利用传感器检测提升容器钢丝绳悬挂状态，无线发射装置传递松绳信号，松绳保护装置安装如图2所示。
图2 无线松绳保护装置示意
无线信号发射装置采用8220型固定发射式无线遥控开关，此开关采用高级塑料外壳，可安装在户外。接收机数字可以调节频道，内置直流开关电源，滤除外来电源杂波对接收机的干扰，适应电源范围更宽，工作电压范围更广，抗强电磁干扰，工作性能稳定，5 A继电器无源触点输出使用更灵活方便。发射机按键或信号为外接，信号与内部电路均为光电隔离，发射机和接收机的传递信号距离为800～1 800 m。
如图2所示，当各种因素造成容器卡罐时，钢丝绳1松弛，抓捕器蓄力弹簧5作用，拉杆及钢丝绳固定楔块下移，松绳检测开关3检测到松绳，信号无线发射装置4得到松绳信号，并通过无线发射的形式将松绳信号传递到无线接收装置，信号传递如图3所示。
图3 无线信号发射装置传递信号示意
2.1 静态安全回路松绳保护程序
PLC数字量输入模块用于连接外部的机械点和电子数字式传感器，将来自现场的外部数字量信号电平转换为PLC内部信号电平[3]。无线接收装置通过信号线将松绳信号传输到控制PLC系统数字量输入模块，PLC内部数字输入点I12.0动作，I12.0将M48.0置位，M48.0开点闭合，接通静态安全回路，提升机实现安全制动，同时发出报警信号。松绳保护在静态安全回路中的程序如下：
程序段61：
O "PA_ST_E" M4.0 //操作台急停
O "信号急停" M4.1
O "通讯故障" M4.3
O "OIL_P_E" M4.4 //油压高故障
O "Z_OV_E" M31.1 //上过卷故障
O "F_OV_E" M31.2 //下过卷故障
O
A(
O "松绳故障" M6.5
O "罐笼松绳故障" M48.0
)
AN "松绳封锁" M28.2
O
A "闸瓦磨损故障" M6.7
AN "闸瓦磨损故障" M6.7
O "高压柜断电" M5.1
O
A(
O "满仓保护" M7.4
O
AN "变频风机故障" M7.3
A "变频风机故障" M7.3
)
AN "RUN" M221.0
O
A "离合器脱开" M4.7
AN "调绳_P1" M214.7
O
A "ext_ac_in_off" M36.7 //外部硬件都安全
AN "ext_ac_in_off" M36.7 //外部硬件都安全
O
A "集控PLC送去主令PLC".zd32
DB80.DBX6.2 //重故障
AN M 10.2
O "安全门故障" M70.1
O "摇台故障" M70.3
O "阻车器故障" M70.5
= "静态综合故障" M31.0
2.2 故障解除程序
当排除提升容器卡挂故障后，将提升机功能开关转换到检修方式，对安全回路进行复位，慢速上提容器，拉紧松弛的钢丝绳，解除报警信号。松绳故障解除程序如下所示：
程序段68：
A "罐笼松绳保护开关"
I12.0
AN "CHK_M" M11.2 //检修方式
S "罐笼松绳故障" M48.0
A "EER_RESET" M10.6 //允许复位安全回路
R "罐笼松绳故障" M48.0
NOP 0
程序段69：
A "罐笼松绳故障" M48.0
= "罐笼松绳保护指示灯"
Q8.1
3 结 语
基于无线发射装置在提升机松绳保护中的应用，克服了传统松绳保护的缺陷，实现了深井提升容器的全程松绳保护功能，极大地提升了提升机运行的安全系数，经过长时间的运行检验，此系统运行良好，保护功能可靠，值得推广应用。
[1] 褚新胜.罐笼用全程松绳保护装置[P].中国.CN 203638914 U.2014-06-11.
[2] 李春明.水平臂塔起重机起升钢丝绳挠度的精确计算[EB/OL].(2012-04-07).[2014-11-20].http://wenku.baidu.com/link?url=NFNKGwH-z8Im7a2U4Kco72qZVo65bm87hsOvXPsErPsw9h8XHsVoOo2Et1cIkD5fUzYPrg8cQYsEUeiibvbZwu60Mrjf5bkIcd70tR1spru
[3] 廖常初.跟我动手学S7-300/400 PLC[M].北京：机械工业出版社，2011.
2014-12-01)
丁孟军(1971—)，男，副总经理，工程师，277713 山东省临沂市兰陵县鲁城乡。
